车联网白皮书(2017年)发布(附全文)
来源:中国信息通信研究院 发布日期:2017-09-29 14:40
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(三)车载操作系统软件结构呈现层次化、模块化、平台化特点

车载操作系统从单一功能向支持智能网联综合服务发展。车载操作系统根据所承载业务类型的不同而呈现多样化趋势。用于车辆控制和内部系统管理的操作系统对事件响应延迟和延迟抖动、可靠性等技术指标要求相对较高,因此多使用嵌入式实时操作系统,市场占有率比较高的是QNXNeutrino,VxWorks系统等;用于车内信息娱乐管理的操作系统主要满足多媒体业务需求,更多考虑功能呈现、业务开放、人机交互和用户体验。由于操作系统所支持的控制和内部系统管理、信息娱乐等业务功能相互独立,操作系统的能力需求开始出现分化。而随着智能化和网联化的发展,汽车领域出现了远程车辆控制、在线语音识别、导航与信息服务、辅助驾驶甚至自动驾驶等更多的新型服务,这促使车载操作系统开始支持更高速率的通信模块、更强的计算处理能力和更加丰富的应用,车载操作系统向支持智能网联综合服务的方向发展。

车载操作系统软件结构呈现层次化、模块化、平台化的特点。随着车载操作系统支持越来越多的业务功能,其软件结构也变得更加复杂,呈现出层次化、模块化的结构特点。底层操作系统保持了实时操作系统内核的必要功能,在底层操作系统之上,为了灵活地支持更加丰富的业务,出现了中间件和应用平台分层,为应用开发提供了框架和开发工具,使得应用的开发越来越独立于底层系统,能广泛地适应PC、智能手机和车载系统,为应用在不同载体间迁移提供了便利。同时,针对不同的业务需求,操作系统中出现了面向各种应用的功能模块,例如QNX分别推出了针对仪表盘、辅助驾驶系统以及车载影音系统的软件模块,这些模块与底层通用内核相结合,形成了针对不同应用和功能的完整的操作系统。操作系统软件结构呈现的层次化、模块化和平台化的趋势,一方面能够适应不同功能需求,便于扩展新应用;另一方面精简了重复开发,减少了无用代码,使操作系统更加高效安全。图4为操作系统软件结构发展示意图。

随着智能、网联业务的丰富,车内系统之间交互的信息量激增,对通信速率的要求也随之提升。传统由几个ECU共同承载汽车某个功能的子系统,也逐渐转变为“域”的概念。每个域都具有集中的智能化处理单元,具备较强的运算处理能力,运行着适应该域业务特点的智能操作系统,并且与运行在域内各ECU上的相对简单的操作系统或固件代码相互配合,共同完成“域”所承载的功能和应用。

(四)LTE-V2X和5G技术为汽车联网提供更优选择

直连模式V2X无线通信技术进入竞争关键期。直连模式V2X无线通信是针对汽车和道路联网提出的新型通信技术,目前存在技术路线之争。一是IEEE802.11p通信技术,由IEEE在2010年完成标准制定。二是我国企业主导推动的LTE-V2X技术,2017年3月该技术在国际标准组织3GPP完成标准化工作。与IEEE802.11p相比,LTE-V2X具有技术后发优势,例如覆盖距离远、传输可靠性高、时延短、系统容量高等特点,又可以利用广泛的蜂窝网络覆盖、芯片和终端的成熟产业基础。IEEE802.11p和LTE-V2X两种技术路线在事实上已经形成竞争关系,目前都还未规模化商业应用,商业应用过程中的技术选择是产业各界关注的焦点。不排除两种技术在国际范围同时得到应用的可能,即不同地区选择不同技术路线,两条技术路线并存。

LTE-V2X标准基本成熟,我国主导国际标准并加速LTE-V2X技术研发和产业化进程。2015年初,3GPP正式启动基于LTE-V2X的技术需求和标准化研究,我国华为、大唐、中兴等企业都积极参与其中。2015年初3GPP需求工作组开展了LTE-V2X需求研究,于2016年3月完成结项;2016年初3GPP架构工作组启动LTE-V2X架构研究,于2016年底完成标准化。在LTE-V2X空口研究方面,3GPP无线技术工作组于2015年7月启动SI立项,于2016年6月完成结项;2015年12月,针对车车直连V2X标准项目“基于LTEPC5接口的V2V”启动立项,并于2016年9月完成标准化;2016年6月针对车路/车人等V2X标准项目“基于LTE的V2X业务”启动立项,于2017年3月顺利完成项目研究。另外,2017年4月在法国巴黎举行的ISOTC204第49次全会上,中国提出的LTE-V2X标准立项申请获得通过,确定LTE-V2X成为ISOITS系统的候选技术,目前该标准的制订工作正在稳步推进,预计于2018年第三季度完成。3GPP和ISO的LTE-V2X标准化工作反映了国际社会对该标准的重视程度和产业界的积极态度。我国在3GPP的LTE-V2X国际标准化工作中发挥着引领作用,国内相关标准工作同步推进,同时,在工信部、交通部等主管部门的指导下,国内相关研究机构、企业和组织积极配合,推动LTE-V2X标准体系建设、标准规范制定和专用无线频段的研究和试验等工作。

5G技术研发进展迅速,与汽车和交通应用结合越来越紧密。目前汽车联网以2G/3G/4G蜂窝通信技术为主,汽车行业已经将联网功能作为汽车产品的重要技术特性,通过实现定位导航、远程通信、智能交通、车载娱乐、车辆诊断远程控制、车队管理和紧急救援等功能。5G蜂窝通信技术研发进展迅速,行业需求在5G技术研发过程发挥重要作用,车联网成为5G重要应用场景。5G通信技术充分考虑汽车、交通产业需求,“高可靠低时延”成为ITU定义的5G三大应用场景之一,也是我国确定的四大应用场景之一。欧盟委员会计划于2018年启动5G规模试验,力争在2020年后实现5G商用,并重点推动5G与车联网等垂直行业的结合。中国采取一系列措施积极推动5G工作,已取得国际引领地位。一是建立协同推进机制,工信部、发改委和科技部共同支持产业界成立了IMT-2020推进组(以下简称5G推进组),联合行业力量协同推进5G技术研发和产业化。二是加大研发支持力度,在国家科研项目方面部署了大量5G研发任务。同时,为支撑技术研发和国际标准研制,2016年1月中国启动了5G技术验证试验网建设,国内外主流公司均参与其中,并逐步确定了5G试验频率。三是加强对外开放与合作,积极构建广泛的5G国际合作体系,与欧盟、美国、日本、韩国等国家和地区建立了合作机制。随着5G技术加速走向成熟,将为车联网发展提供更强的通信支持和更多选择。

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